DE1268636B

DE1268636B - Process for the utilization of blast furnace gas while reducing the entrained gas dust

Info

Publication number: DE1268636B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Wolf
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1959-10-17
Filing date: 1959-10-17
Publication date: 1968-05-22

Description

Verfahren zur Verwertung von Hochofengas bei gleichzeitiger Reduktion des mitgeführten Giehtstaubes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verwertung von Gichtgas. Die Verfeuerung von Gichtgas setzt normalerweise eine Grobreinigung und eine Feinreinigung voraus, weil Gase mit mehr als 5 g/mg Staub ein zu schlechtes Brennverhalten zeigen. Da die Feinreinigung nur bei einer Temperatur von etwa 100° C vorgenommen werden kann, geht hierbei der größte Teil des Gehaltes an fühlbarer Wärme des Hochofengases verloren. Bei dem niedrigen Heizwert des Gichtgases ist es außerdem notwendig, daß nicht nur die Verbrennungsluft, sondern auch das Gichtgas selbst mit möglichst hoher Temperatur in den Verbrennungsraum eintritt, weil sonst die von dem Gas mitgeführten Stäube nicht eingeschmolzen werden können. Das Aufheizen der Verbrennungsluft allein reicht im allgemeinen nicht aus.Process for the utilization of blast furnace gas with simultaneous reduction of the entrained walking dust. The invention relates to a method for recycling of furnace gas. The combustion of furnace gas normally involves a coarse cleaning process and a fine cleaning beforehand, because gases with more than 5 g / mg dust are too bad Show burning behavior. Since the fine cleaning only takes place at a temperature of around 100 ° C can be made, the greater part of the content is tangible Heat from the blast furnace gas is lost. At the low calorific value of the furnace gas is it is also necessary that not only the combustion air, but also the furnace gas enters the combustion chamber even at the highest possible temperature, because otherwise the dust entrained by the gas cannot be melted down. The heating up the combustion air alone is generally not sufficient.

Es wurde schon vorgeschlagen, in einer Schmelzfeuerung aus Erzstäuben mit hohem Zink- oder Bleigehalt zink- und bleifreies Eisen durch Verdampfen dieser Bestandteile unter gleichzeitiger Einschmelzung dieser Stäube zu gewinnen, wobei der Eisengehalt in der Schlacke eingebunden und diese flüssig abgezogen wird, während die Metalldämpfe mit den Rauchgasen abgehen.It has already been proposed in a melting furnace from ore dusts with a high zinc or lead content zinc-free and lead-free iron by evaporation of these To win components with simultaneous melting of these dusts, with the iron content is incorporated in the slag and this is drawn off in liquid form, while the metal fumes come off with the flue gases.

Schmelzkammern, wie Drehtrommelöfen, Siemens-Martin-Öfen, Konverter usw., sind ebenfalls bekannt. Diese Öfen sind aber mit Schamotte ausgekleidet, die, da sie durch die Gase stark angegriffen wird, des öfteren zu erneuern ist. In den mit Verdampferrohren ausgekleideten Schmelzkammerfeuerungen von Dampfkesseln herrschen dagegen andere Verhältnisse, es werden die Wärmemengen vorwiegend der Verdampfung in den Rohren dienlich gemacht. Verfahren, die sich in mit Schamotte ausgekleideten Verbrennungsräumen bewährt haben, können daher nicht ohne weiteres auf Schmelzkammern von Dampfkesseln übertragen werden.Melting chambers such as rotary drum furnaces, Siemens-Martin furnaces, converters etc. are also known. These ovens are lined with fireclay, which, as it is strongly attacked by the gases, it has to be renewed more often. In the Melting chamber firings lined with evaporator tubes prevail in steam boilers on the other hand, other conditions, there are the amounts of heat predominantly from evaporation made useful in the pipes. Process that is lined in with fireclay Combustion chambers have proven their worth, can therefore not easily relate to melting chambers transferred by steam boilers.

Nach der Erfindung wird daher vorgeschlagen, das Hochofengas grob vorzureinigen und dann mit Öl oder Kohlenstaub oder einer Mischung dieser Brennstoffe in einer Schmelzfeuerung zu verbrennen. Hierbei soll die Verbrennung so geführt werden - durch entsprechende Bemessung der Luftzufuhr und der Lufttemperatur -, daß die im Gas enthaltenen feinen Gichtstäube eingeschmolzen und nach Möglichkeit ganz oder teilweise reduziert werden.According to the invention it is therefore proposed that the blast furnace gas be coarse pre-cleaned and then with oil or coal dust or a mixture of these fuels to burn in a smelting furnace. The combustion should be carried out in this way are - by appropriately dimensioning the air supply and the air temperature -, that the fine gout dusts contained in the gas are melted and if possible be reduced in whole or in part.

Auf diese Weise können die Gichtstäube zum großen Teil in die Schlacke eingebunden und mit dieser abgeführt werden, so daß nur ein geringer Teil von den Rauchgasen mitgeführt und auf den Berührungsheizflächen abgeladen wird. Die Schlacke besitzt in der Regel einen so hohen Eisengehalt, daß ihre Weiterverarbeitung zur Gewinnung des Eisens sich lohnt. Diese Weiterverarbeitung kann in an sich bekannten Reduktionsöfen, z. B. Drehtrommelöfen und Trommelkonvertern, erfolgen bzw. kann die flüssige Schlacke z. B. einem Siemens-Martin-Ofen zugesetzt werden.In this way, most of the gout dusts can enter the slag integrated and discharged with this, so that only a small part of the Flue gases are carried along and dumped on the contact heating surfaces. The slag usually has such a high iron content that it can be further processed into Extracting the iron is worth it. This further processing can be carried out in a manner known per se Reduction furnaces, e.g. B. rotary drum furnaces and drum converters, take place or can the liquid slag z. B. be added to a Siemens-Martin oven.

Bei dem beschriebenen Verfahren besteht weiterhin die Möglichkeit, Erz- bzw. Gichtstäube, die aus anderen metallurgischen Öfen stammen, in sehr feiner Körnung dem Brennstoff beizugeben. Dieser Erzstaub wird dabei in gleicher Weise wie der in dem Hochofengas enthaltene Gichtstaub eingeschmolzen und mindestens teilweise reduziert. Durch Zusetzen von Erz- oder Gichtstaub in ausreichender Menge kann der Schlackenfluß verbessert und der Eisengehalt der Schlacke erhöht werden, wodurch die Weiterverarbeitung der Schlacke wirtschaftlicher wird.With the method described, there is still the possibility of Ore or gout dusts from other metallurgical furnaces in very fine form Add grain to the fuel. This ore dust is produced in the same way like the gout dust contained in the blast furnace gas melted down and at least partially reduced. By adding ore or gout dust in sufficient quantities, the Slag flow improved and the iron content of the slag increased, thereby the further processing of the slag becomes more economical.

Bei hohen Gasgeschwindigkeiten ist es nicht immer möglich, die aus den Erzstäuben und Gichtstäuben ausgeschiedenen feinen Metallteilchen so schnell auszuscheiden, daß sie von dem Gas nicht in die Berührungsheizflächen mitgerissen werden. Es ist hier erwünscht, daß die Eisenteilchen zu größeren Brokken zusammenbacken, die infolge ihrer Masse auf den Boden der Verbrennungskammer absinken. Das Zusammenbacken der Feinteilchen kann unterstützt werden durch Beschallen der Brennkammer mit Ultraschall oder durch das Erzeugen rasch wechselnder Magnetfelder. Die Magnetfelder werden dabei zweckmäßig so gelegt, daß ein Staubaustritt aus der Wand verhütet wird. Die Einwirkung der Magnetfelder kann verbessert werden, wenn die dem Brennstoffgemisch zugefügten Eisenoxydstäube vor dem Einblasen in die Brennkammer in das magnetische Eisenoxyduloxyd umgewandelt werden.At high gas velocities it is not always possible to get that out the ore dusts and gout dusts separated out so quickly to be eliminated so that they are not carried away by the gas into the contact heating surfaces will. It is desirable here that the iron particles bake together to form larger chunks, which, due to their mass, sink to the bottom of the combustion chamber. The caking the fine particles can be supported by sonicating the combustion chamber with ultrasound or by generating rapidly changing magnetic fields. The magnetic fields are expediently placed in such a way that dust is prevented from escaping from the wall. the Effect of the magnetic fields can be improved if the dem Iron oxide dust added to the fuel mixture before it is blown into the combustion chamber be converted into the magnetic iron oxide.

Es ist an sich erwünscht, die Reduktion des Erzes innerhalb der Schmelzkammer bis zu einem gewissen Grade durchzuführen. Indessen steht für diese Reduktion nur eine sehr kurze Zeit zur Verfügung, weil das Erz zusammen mit dem Hochofengas und dem Brennstoffstaub bzw. C51 in die Schmelzkammer eingeblasen und mit der Einblasgeschwindigkeit durch diese Kammer hindurchgetragen wird. Es wird nun weiterhin vorgeschlagen, die Reduktionswirkung auf das Erz zu verstärken, indem der Brennstoff mit einem Gemisch von CO-H2 belastet wird. Der Wasserstoff kann dabei aus Kokereigas, aus Generatorgas, gegebenenfalls auch durch Einführung von hochvorgewärmtem Dampf in den Feuerraum gewonnen werden. Das Kohlenoxyd entsteht von selbst bei entsprechender Dosierung der Verbrennungsluft.It is desirable per se to reduce the ore within the melting chamber perform to a certain extent. However, only stands for this reduction a very short time available because the ore along with the blast furnace gas and the fuel dust or C51 is blown into the melting chamber and at the injection speed is carried through this chamber. It is now further proposed that the Enhancing reducing effect on the ore by adding the fuel with a mixture is burdened by CO-H2. The hydrogen can be obtained from coke oven gas, from generator gas, possibly also by introducing highly preheated steam into the furnace be won. The carbon dioxide is created by itself with the appropriate dosage the combustion air.

Man kann auch mit der Schmelzkammer zur Verfeuerung des Hochofengases und zum Einschmelzen von Erzstäuben eine Entgasungsanlage zur Koksstauberzeugung koppeln. In diesem Fall kann in der Entgasungsanlage ein Gemisch von Kohlenstaub und Erz- bzw. Gichtstaub verarbeitet werden. Das Gemisch aus Koks und den entsprechend reduzierten Eisenoxyden wird dann in dem oben beschriebenen Schmelzkessel weiterverarbeitet. Hierdurch kann die Leistung des Schmelzkessels erhöht bzw. die Zuteilung der Eisenoxyde zu einer bestimmten Menge Hochofengas verstärkt werden. Da die Schmelzkammer dann nur noch einen geringen Teil der Reduktionswärme aufbringen muß, wird der Kohlenstaub-bzw. Ölanteil auf eine bestimmte Menge Hochofengas reduziert. Das Verhältnis kann sogar so gewählt werden, daß der aus der Entgasungsanlage kommende Koks in Verbindung mit dem Hochofengas ausreicht, um die für das Einschmelzen und die Nachreduktion des Erzstaubes erforderliche Wärmemenge aufzubringen.You can also use the melting chamber to burn the blast furnace gas and a degassing system for the production of coke dust to melt ore dust couple. In this case, a mixture of coal dust can occur in the degassing system and ore or gout dust are processed. The mixture of coke and the corresponding The reduced iron oxides are then processed further in the melting kettle described above. This can increase the performance of the melting kettle and / or the allocation of iron oxides be reinforced to a certain amount of blast furnace gas. Since the melting chamber then only have to apply a small part of the heat of reduction, the coal dust or. Oil content reduced to a certain amount of blast furnace gas. The relationship can even be chosen so that the coke coming from the degassing system is in contact with the blast furnace gas is sufficient for the meltdown and post-reduction to apply the required amount of heat to the ore dust.

Zum Nachweis der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sei eine Wirtschaftlichkeitsberechnung auf Grund von durchgeführten Versuchen und Berechnungen für das Verfahren angefügt.To prove the economic viability of the process, a profitability calculation is required added on the basis of tests and calculations carried out for the process.

Vorausgesetzt wurde ein Kessel, der 30 000 Nm3 Gichtgas pro Stunde bei einem Heizwert von 960 kcal/Nm3 verheizt und zusätzlich 4 t Kohle pro Stunde mit 7000 kcal/kg. Jährliche Betriebszeit: 7000 Stunden.A boiler with 30,000 Nm3 of furnace gas per hour was required burned at a calorific value of 960 kcal / Nm3 and an additional 4 t of coal per hour with 7000 kcal / kg. Annual operating time: 7000 hours.

Bei Verheizung von vorgereinigtem Gichtgas sind folgende Ersparnisse möglich: a) Ersparnis durch Wegfall der Kosten der Feinreini- gung des Gichtgases .... 250 000,- DM/Jahr b) Ersparnis durch Gewin- nung der fühlbaren Wärme des Gichtgases (etwa 300° C) . . . . . . . . 210 000,- DM/Jahr c) Ersparnis durch Herab- setzung der Abgastempe- ratur bei Verfeuerung von teilgereinigten Gasen . . . 45000#-DM/Jahr 505 000,- DM/Jahr Das ergibt pro Tonne Dampf eine Ersparnis von 1,18 DM. Außerdem wurde auch die Ersparnis berechnet, die pro Tonne erzeugten Roheisens des Hochofens zu erwarten ist. Es ergeben sich hierbei folgende Werte: DM pro Tonne Roheisen 1. Einsparung durch Verminderung der Reinigungskosten .......... 5,38 2. Einsparung durch Verbesserung des Kesselwirkungsgrades ...... 1,83 3. Einsparung durch rückgewinn- bares Eisen aus dem Feinstaub . . 0,70 4. Einsparung durch Rückgewinnung von Kalk ..................... 0,10 5. Zusätzliche Kosten für die Roh- gasförderung minus . . . . . . . . . . . . 0,80 Gesamteinsparung ............. 7,21 Je nach dem Anteil des Roheisens in % der Gesamterzeugung, dessen Gichtgas in der oben beschriebenen Weise verwendet wird, ergeben sich folgende Ersparnisse: Ersparnis pro Tonne Roheisen 30% ................... 2,16 DM 40% ................... 2,88 DM 500/0 ................... 3,60 DM 60% ................... 4,32 DM 10011/o ................... 7,21 DM Durch Versuche wurde festgestellt, daß pro 108 kcal dem Kessel zugeführte Wärme für die Kohlenstaubfeuerung 110 kg Staub und für die Hochofengasfeuerung 40 kg Staub eingeschmolzen werden können. Es handelt sich hierbei um Stäube, die entweder ihrer Feinheit wegen oder wegen ihres Zinkgehaltes nicht in einer Sinteranlage im normalen Eisen- und Erzgang eines Werkes verwertet werden können. Im vorliegenden Beispiel können zusätzlich insgesamt 4 t Staub pro Stunde dem Kessel zugeführt werden, wodurch eine stündliche Rückgewinnung von Eisen von etwa 1600 kg im Jahr von 11000 t ermöglicht wird. Für diese Staubeinschmelzung wird zwar eine entsprechende Menge an Wärme benötigt, da aber vorgesehen ist, daß die Schmelze flüssig einem nachgeschalteten Ofen wieder zugeleitet wird, ist tatsächlich nur der Wärmeverlust durch Abstrahlung zu decken. Wenn man das Eisen mit dem Schrottpreis einsetzt und die zusätzlichen Verarbeitungskosten von etwa 22,- DM pro Tonne Eisen in Abzug bringt, so ergibt sich aus der Eisengewinnung ein zusätzlicher Gewinn von etwa 1500 000,- DM pro Jahr.The following savings are possible when using pre-cleaned furnace gas: a) Savings through elimination the costs of fine cleaning supply of the top gas .... 250,000 DM / year b) Savings through profit tion of the palpable Warmth of the furnace gas (about 300 ° C). . . . . . . . 210,000 DM / year c) Savings by reducing setting of the exhaust gas temperature rature when burning partially purified gases. . . 45000 # -DM / year 505,000 DM / year This results in a saving of 1.18 DM per ton of steam. In addition, the savings that can be expected per ton of pig iron produced by the blast furnace were also calculated. The following values result: DM per ton Pig iron 1. Savings through reduction the cleaning costs .......... 5.38 2. Savings through improvement of the boiler efficiency ...... 1.83 3. Savings through recovery hard iron from the fine dust. . 0.70 4. Saving through recovery of lime ..................... 0.10 5. Additional costs for the raw gas production minus. . . . . . . . . . . . 0.80 Total savings ............. 7.21 Depending on the share of pig iron in% of total production, the top gas of which is used in the manner described above, the following savings result: Savings per ton of pig iron 30% .................. . 2.16 DM 40% ................... 2.88 DM 500/0 ................. .. 3.60 DM 60% ................... 4.32 DM 10011 / o ................ ... 7.21 DM Experiments have shown that for every 108 kcal of heat supplied to the boiler, 110 kg of dust can be melted down for pulverized coal firing and 40 kg of dust for blast furnace gas firing. These are dusts which, either because of their fineness or because of their zinc content, cannot be used in a sintering plant in the normal iron and ore vein of a plant. In the present example, a total of 4 t of dust per hour can also be fed into the boiler, which enables an hourly recovery of iron of around 1600 kg per year of 11000 t. A corresponding amount of heat is required for this dust meltdown, but since it is provided that the melt is returned in liquid form to a downstream furnace, only the heat loss due to radiation actually needs to be covered. If the iron is used at the scrap price and the additional processing costs of around 22 DM per ton of iron are deducted, the iron extraction results in an additional profit of around 1,500,000 DM per year.

Insgesamt ist also bei dem vorgeschlagenen Verfahren und unter Zugrundelegung des hier durchgerechneten Beispiels ein jährlicher Gewinn von etwa 2 Millionen DM zusätzlich zu erwarten. Hierin ist nicht eingerechnet die Einnahme, die sich aus der Rückgewinnung des Zinks errechnen läßt, außerdem nicht die Verminderungen der Ausgaben, die sich ergeben, wenn der Transport und die Lagerung des Staubes in Wegfall kommen, und es ist auch nicht gerechnet, welchen Gewinn ein Werk daraus zieht, daß der Wasserverbrauch infolge des Wegfalls der Gaskühlung sich entsprechend vermindert. Die Verminderung dieser Wassermenge kann mit etwa 700 000 m3/Jahr im vorliegenden Beispiel eingesetzt werden, und es ist besonders zu beachten, daß das in der Gaskühlung verwendete Wasser infolge seines Zyangehaltes außerordentlich hohe Kosten der Abwasserversorgung verursacht und trotzdem für das Grundwasser sehr schädlich ist.Overall, therefore, with the proposed method and on the basis In the example calculated here, an annual profit of around DM 2 million additionally to be expected. This does not include the ingestion that results from it the recovery of the zinc can be calculated, also not the reductions in Expenses that arise when the transport and storage of the dust cease to exist come, and it has not been calculated what profit a work derives from that the water consumption is correspondingly reduced as a result of the elimination of gas cooling. The reduction in this amount of water can be around 700,000 m3 / year in the present Example used and it is particularly important to note that the water used in gas cooling is extraordinary due to its cyan content causes high costs of the sewage supply and nevertheless very much for the groundwater is harmful.

Das Verfahren bringt weiterhin den Vorteil, daß die im Hüttenbetrieb in großen Mengen anfallenden Erz- und Gichtstäube ohne vorherige Sinterung zu Eisen verarbeitet werden können.The method also has the advantage that the smelting works Ore and gout dusts accumulating in large quantities without prior sintering to form iron can be processed.

Claims

Claims: 1. Process for the utilization of blast furnace gas with simultaneous Reduction of the entrained gas dust, with the blast furnace gas in a melting chamber is burned with highly preheated air, characterized in that the blast furnace gas roughly pre-cleaned and fed to the melting chamber without additional cooling the combustion by appropriately dimensioning the amount of air supplied and accordingly high preheating of the air supplied is carried out so that the gas in the blast furnace is still existing fine gout dust is remelted and at least partially reduced. 2. A method for utilizing blast furnace gas according to claim 1, characterized in that that in addition oil or coal dust or a mixture of these fuels in the Melting chamber is burned. 3. The method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the remelted fine particles by sonicating the combustion chamber be brought to a caking, up to a grain size at which the Particles sink into the chamber. 4. The method according to claims 1 to 3, characterized characterized in that in the combustion chamber or at another point in the boiler Alternating magnetic fields are generated, which cause lump formation. 5. Procedure according to claims 1 to 4, characterized in that the combustion chamber with a Mixture of Co and H, is charged in a ratio that is conducive to reduction of the ore is particularly suitable. Publications considered: German Auslegeschriften Nos. 1007 934, 1033 902; German Patent No. 971242; U.S. Patents No. 1815 888, 2 321310; "Revue Technique Luxembourgeoise" magazine, 1958, no.

2, April / June, p. 86.